• Title/Summary/Keyword: 난류구조변화

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Simulations of Changes in Wind Field Over Mountainous Terrains Using WRF and ENVI-met Numerical Models (WRF와 ENVI-met 수치 모델을 이용한 산악지형의 바람장 변화 모사)

  • Won, Myoungsoo;Han, Seonho
    • Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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    • v.15 no.1
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    • pp.17-25
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    • 2013
  • In this paper we interpreted the changes in wind field over complex mountainous terrains. The results of our study can be applied for predicting the direction of fire spread and for establishing strategies for fire prevention. The study area is bounded by $12{\times}12$ km domains of the Samcheok's long-term ecological research (LTER) site located in the east coast, in which a large-fire had occurred from 7 to 13 April 2000. Because of the area's complex topography, we compared the result of the Weather Research and Forecasting (WRF) mesoscale model with those observed by four automated weather stations. The WRF simulation overestimated the wind speed by 5 to 8 m/s (~200%) in comparison with those from four automated weather stations. The wind directions observed by the AWSs were from various directions whereas those from WRF model were mostly west wind at all stations. Overall, the simulations by the WRF mesoscale models were not appropriate for the estimation of microscale wind fields over complex mountainous areas. To overcome such inadequacy of reproducing the wind fields, we employed the ENVI-met model over Samcheok's LTER site. In order to test the model's sensitivity with the terrain effects, experimental simulations were conducted with various initial conditions. The simulation results of the ENVI-met model showed a reasonable agreement in wind speeds (about 70% accuracy) with those of the four AWSs. Also, that the variations in wind directions agreed reasonably well with changes in terrain effect. We concluded that the ENVI-met model is more appropriate in representing the microscale wind field over complex mountain terrains, which is required to predict fire spread and to establish strategies for forest fire prevention.

Bio-mediated Flocculation by Extracellular Polymeric Substances in Cohesive Sediment Suspensions: Experimental Study (생체고분자물질이 부유사 응집에 미치는 영향 연구)

  • Baek, Seung-Ryong;Kim, Jae-In;O, Min-Ji;Lee, Byeong-Jun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.107-107
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    • 2015
  • 최근 기후변화로 인한 강우강도 증대, 산업화에 따른 토지개발 등으로 인하여 다량의 점착성 부유사(Cohesive Sediments)가 하천, 호소 등 수자원 환경으로 유입되고 있다. 점착성 부유사는 하천, 호소의 난류 조건에 따라 부유하거나 혹은 응집, 침전하여 하상 저니층을 형성한다. 부유사, 미생물 및 각종 유기입자가 포함된 하상 저니층은 검은색으로 외관상 보기 좋지 않을 뿐 아니라, 혐기성상태에서 부패하여 수생태계의 건강성을 해치게 된다. 또한 미세 부유사 및 미생물 입자는 각종 중금속, 유기오염물질을 흡착하고, 조건에 따라 재용출할 수 있는 저장매체로 작용하기 때문에 수자원환경에 미치는 영향이 아주 크다. 특히, 수중 미생물(조류) 작용에 의해 생성되는 EPS (Extracellular Polymeric Substances)는 부유사 및 미생물 입자들을 서로 엉겨 붙게 하여, 부유사-미생물 혼합 응집체 및 저니층 형성을 가속화하게 된다. 본 연구에서는 EPS가 부유사 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여, Xanthan Gum (Sigma-Aldrich, USA)을 EPS의 지표 물질로 사용하고, Kaolinite(Sigma-Aldrich, USA)를 수자원환경에 존재하는 대표적인 부유사로 사용하여 응집실험(Jar Test)을 수행하였다. 이온농도가 응집에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수체 이온농도를 0.0001M NaCl, 0.001M NaCl, 0.01M NaCl, 그리고 0.001M NaCl + 0.1mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 0.5mg/L $Ca^{2+}$, 0.001M NaCl + 1.0 mg/L $Ca^{2+}$으로 보정하여 응집실험을 수행하였다. 250 rpm 급속 교반 1븐, 50 rpm 완속교반 5시간, 침잔 1시간 후 응집체를 채취하여 응집체 이미지 분석을 통해 응집체 크기 및 형상을 측정하였고, 수표면 2 cm 지점에서 상등액을 채수하여 잔류 고형물 농도 분석을 실시하였다. 응집실험을 통하여 다음과 같은 결과를 도출하였다.. 낮은 이온농도의 경우, EPS가 큰 고분자 구조체에 부유 입자들이 엮어 응집되는 Sweeping Flocculation의 특징을 나타내었다. 하지만, 이온농도가 높아질수록 경우, EPS 고분자 구조체 내부 반발력이 감소하여 크기가 축소되고, 이에 따라 부유 입자 표면에 패치 형태로 흡착되었다. EPS가 패치형태로 입자에 흡착한 경우, 응집제 농도 증가에 따라 응집능 최적점이 형성되고, 이후 표면하전 역전이나 Steric Stabilization에 의해 응집능이 저감되는 형태를 나타낸다. 따라서,수중이온농도가 EPS의 사슬형 고분자 응집제의 크기, 형태(Morphology)를 결정하고, 더 나아가 응집능을 결정하는 중요한 인자로 나타났다. 따라서, 후속 연구를 통하여 생체고분자물질의 크기 및 형태 변화, 이에 따른 응집능변화를 면밀히 연구하고자 한다.

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Numerical Study of Aerodynamics of Turbine Rotor with Leading Edge Modification Near Hub (허브 측 선단 수정에 따른 터빈 로터의 공력 특성에 대한 수치적 연구)

  • Kim, Dae Hyun;Lee, Won Suk;Chung, Jin Taek
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.37 no.8
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    • pp.1007-1013
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    • 2013
  • This study aims to analyze the aerodynamics when the geometry of the turbine rotor is modified. The turbine used in this study is a small engine used in the APU of a helicopter. It is difficult to improve the performance of small engines owing to the structural weakness of the blade tip. Therefore, the improvement of the hub geometry is investigated in many ways. The working fluid of a turbine is a high-temperature and high-pressure gas. The heat transfer rate of the turbine surface should be considered to avoid the destruction of blade owing to the heat load. The SST turbulence model gives an excellent prediction of the aerodynamic behavior and heat transfer characteristics when the numerical simulations are compared with the experimental results. In conclusion, the aerodynamic efficiency is improved when a bulbous design is applied to the leading edge near the hub. The endwall loss is reduced by 15%.

Risk Assessment of Strong Wind over Industrial Facilities in Shipyards (조선소 시설물의 강풍 위험 평가)

  • Lee, Sung-Su;Kim, Hak-Sun;Lee, Young-Kyu;Shim, Kyu-Cheoul
    • Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.9 no.4
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    • pp.21-28
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    • 2009
  • Most of domestic shipyards are located at coastal regions which are affected by typhoons nearly every year. For effectiveness of shipbuilding, shipyards contain many facilities which are light-weighted and affected dominantly by wind. In the present paper, we analyze various wind fields over a shipyard including surrounding topology and structures to evaluate the structural safety of the facilities posed in the strong wind. Extreme wind speed for a study region was estimated by typhoon Monte Carlo simulation and then used for inlet wind speed for CFD analysis for wind load on the facilities. Considering geometrical wind effects, we assess the surface pressure of the elements as the pressure factor, the ratio of surface pressure to dynamic pressure. The results show that the simulated wind speed is greater than the design wind speed for the some facilities because of the shipyard's geometry. It also shows that surrounding topography in coastal area is needed to be considered and adjustment for design wind speed at wind load standard application is necessary for mooring ship and industry facilities.

Numerical Simulation of Wave Deformation due to a Submerged Structure with a Second-order VOF Method (2차 정확도 VOF기법을 활용한 수중구조물에 의한 파랑변화 예측)

  • Ha, Tae-Min;Cho, Yong-Sik
    • Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.10 no.1
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    • pp.111-117
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    • 2010
  • A three-dimensional numerical model is employed to investigate wave deformation due to a submerged structure. The three-dimensional numerical model solves the spatially averaged Navier-Stokes equations for two-phase flows. The LES(large-eddy-simulation) approach is adopted to model the turbulence effect by using the Smagorinsky SGS(sub-grid scale) closure model. The two-step projection method is employed in the numerical solutions, aided by the Bi-CGSTAB technique to solve the pressure Poisson equation for the filtered pressure field. The second-order accurate VOF(volume-of-fluid) method is used to track the distorted and broken free surface. A simple linear wave is generated on a constant depth and compared with analytical solutions. The model is then applied to study wave deformation due to a submerged structure and the predicted results are compared with available laboratory measurements.

Inflow Noise Characteristics of the Sensor in Low Wave Number Region Using Transfer Function (전달함수를 이용한 저파수 영역에서의 센서 유입 소음 특성 연구)

  • Park, Ji-hye;Lee, Jongkil;Shin, Ku-kyun;Cho, Chi-yong
    • 대한공업교육학회지
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    • v.34 no.1
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    • pp.238-251
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    • 2009
  • The noise itself that affects the sensor array is defined as the noise which happens in the place where the system is installed and the circumference noise which comes from the ocean. The array structure for detecting acoustic signal in the underwater effected turbulent layer flow noise. In this paper to design the conformal array spectral density function was introduced and several cases of flow induced noise which affect transfer function were simulated. Modified Corcos wall pressure model was used as turbulent boundary layer flow noise. The effect of noise has been reduced as integrated sum of transfer function has been reduced by decreasing elastomer thickness and density when kx is in low wave number area. Also the characteristics of transfer function by Corcos wall pressure displayed the product of frequency density function. This simulation results can be applied to the conformal array design in unmmaned underwater vehicle in the near future.

Estimation of Entrainment Rate of Fluid Mud using Annular Flume (환형수조를 이용한 머드유동층의 연행부상률 산정)

  • Kim, Dong-Ho;Kim, Won-Kyu;Hwang, Kyu-Nam
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.28 no.5
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    • pp.257-264
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    • 2016
  • In this study, experiments for measurements of entrainment rate of fluid mud were carried out using annular flume domestically for the first time. Six entrainment tests using kaolinite sediments were conducted with different initial concentrations of fluid mud. It is shown that sediment settling counteracts the otherwise buoyancy dependent entrainment of fluid mud, and that the settling effect leads to a measurably decreased entrainment rate at higher Richardson numbers in comparison with entrainment of salt water, due to additional dissipation of turbulent kinetic energy in the interfacial layer. Through the comparison with previous other studies, the overall performance of the annular flume, the experimental procedure and the test results in simulating the entrainment of fluid mud are shown to be good enough to verify.

A Study on the Prediction of Residual Probability of Fine Dust in Complex Urban Area (복잡한 도심에서의 유입된 미세먼지 잔류 가능성 예보 연구)

  • Park, Sung Ju;Seo, You Jin;Kim, Dong Wook;Choi, Hyun Jeong
    • Journal of the Korean earth science society
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    • v.41 no.2
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    • pp.111-128
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    • 2020
  • This study presents a possibility of intensification of fine dust mass concentration due to the complex urban structure using data mining technique and clustering analysis. The data mining technique showed no significant correlation between fine dust concentration and regional-use public urban data over Seoul. However, clustering analysis based on nationwide-use public data showed that building heights (floors) have a strong correlation particularly with PM10. The modeling analyses using the single canopy model and the micro-atmospheric modeling program (ENVI-Met. 4) conducted that the controlled atmospheric convection in urban area leaded to the congested flow pattern depending on the building along the distribution and height. The complex structure of urban building controls convective activity resulted in stagnation condition and fine dust increase near the surface. Consequently, the residual effect through the changes in the thermal environment caused by the shape and structure of the urban buildings must be considered in the fine dust distribution. It is notable that the atmospheric congestion may be misidentified as an important implications for providing information about the residual probability of fine dust mass concentration in the complex urban area.

A Study on Numerical Analysis of Selective Withdrawal from Reservoir (저수지 선택취수에 관한 수치해석 연구)

  • Kim, Young-Do;Kim, Tae-Won;Yi, Yong-Kon;Kim, Woo-Gu
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.1302-1306
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    • 2007
  • 여름철의 강우시 저수지에 주로 유입되는 고탁수층은 저수지내의 수체에 대하여 밀도차와 유속차를 가지며, 난류혼합을 일으키면서 주변수를 유입하며 하류방향으로 이송 확산되어 간다. 임하댐과 같은 대형 저수지는 수심이 30 m가 넘는 관계로 여름철에 2개의 수온약층이 존재한다. 따라서 댐체에 도달한 고탁수층은 저수지내의 밀도성층으로 인하여 주로 중층에 분포하게 되며, 가을철에 발생하는 수평확산과 전도현상으로 인해 저수지 전역에 분포하게 되어 탁질입자의 분포에 따라 탁수현상의 장기화를 유발하기도 한다. 이와 같은 탁수문제의 저수지내 대책으로는 홍수기에 고탁수층을 우선적으로 취수하는 방법이 있다. 고탁수층은 이와같이 수온약층과 밀접한 관계를 가지며, 취수탑 주변의 선택취수 결과에 영향을 받는다. 형성된 탁수층을 효율적으로 선택배제하기 위해서는 취수시설에 접근하는 성층흐름을 정확하게 이해해야 한다. 본 연구에서는 3차원 CFD를 사용하여 밀도성층에 따른 취수탑 주변의 접근흐름을 수치해석하여 방류수심, 방류유속 및 밀도성층구조의 선택배제에 대한 영향을 분석하였다. 임하댐 취수설비에 적용한 결과에 의하면 상층, 중층, 하층에서 취수탑 문비를 개도하였을 경우, 취수탑 주변에서만 유속이 증가하였을 뿐 저수지 내에서는 유속이 크게 증가되지 않은 것으로 나타났다. 하지만 문비 개도구간의 변화에 따라 수심별 유속분포는 크게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 문비를 조절하는 것은 저수지 전체의 유동을 깨뜨리지 않으면서 취수탑 인근에서 선택취수가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 정밀한 현장조사를 수행하여 저수지와 방류수의 탁도변화를 모니터링하였으며, 취수탑 개구부 주변의 연직 유속분포를 측정하였다. 3차원 수치모의 결과와 현장에서 관측한 유속장을 비교함으로써 본 연구에서 제시한 실제 탁수배제능력을 검증하였다.를 구축하였다는데 의의가 있다.로와 접하는 건물의 경우 모서리부 광고 효과가 지배적이며 대부분 곡선돌출형이 사용되고 있었다. 그러므로 모서리 저층부를 필로티로 계획하여 보행흐름을 원활하게 하고 대신 입면을 투명하게 하여 간접광고(내부전시) 효과를 유도하는 것이 좋다. 특히 원형모서리는 건물 특화 성격이 강하므로 불가피할 경우 소형 액센트 광고 위치를 미리 벽면으로 할애하는 것이 경관 및 입면계획에 유리한 것으로 분석되었다. 불확실도 해석모형 등의 새로운 기능을 추가하여 제시하였다. 모든 입출력자료는 프로젝트 단위별로 운영되어 data의 관리가 손쉽도록 하였으며 결과를 DB에 저장하여 다른 모형에서도 적용할 수 있도록 하였다. 그리고 HyGIS-HMS 및 HyGIS-RAS 모형에서 강우-유출-하도 수리해석-범람해석 등이 일괄되게 하나의 시스템 내에서 구현될 수 있도록 하였다. 따라서 HyGIS와 통합된 수리, 수문모형은 국내 하천 및 유역에 적합한 시스템으로서 향후 HydroInformatics 구현을 염두에 둔 특화된 국내 수자원 분야 소프트웨어의 개발에 기본 토대를 제공할 것으로 판단된다.았다. 또한 저자들의 임상병리학적 연구결과가 다른 문헌에서 보고된 소아 신증후군의 연구결과와 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다. 자극에 차이가 있지 않나 추측되며 이에 관한 추후 연구가 요망된다. 총대장통과시간의 단축은 결장 분절 모두에서 줄어들어 나타났으나 좌측결장 통과시간의 감소 및 이로 인한 이 부위의 통과시간 비율의 저하가 가장 주요하였다. 이러한 결과는 차가운 생수 섭취가 주로 결장 근위부를 자극하는 효과를 발휘하는 것이 아닌가 해석된다. 이와 같은 연구결과를 통해 생다시마를 주원료로 개발된 생다시마차와 생다시마 음료가 만성 기능성 변비 증세를 개선하는 효능이 잠재적으로 있음을 확인하였다. 그러나 생약제재의 변비약 수준으로

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A Study on Sea Water and Ocean Current in the Sea Adjacent to Korea Peninsula - Expansion of Coastal Waters and Its Effect on Temperature Variations in The South Sea of Korea - (한반도 근해의 해류와 해수 특성 -남해연안수 확장과 수온변화-)

  • NA Jung-Yul;HAN Sang-Kyu;CHO Kyu-Dae
    • Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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    • v.23 no.4
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    • pp.267-279
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    • 1990
  • The temporal and spatial distribution of the coastal cold waters which was formed due to winter colling in the South Sea of Korea was analyzed by IR images from satellite and in situ data from shipboard observations. The coastal waters are known to be consisted of the Yellow Sea Coastal Waters(YSCW) and the South Korean Coastal Waters(SKCW). The former is driven around the Chuja-do and drifted into the Cheju Strait by residual currents, while the latter expands toward offsea by southward wind forcing. The expansion patterns of the SKCW were observed as sinking expansion or drifting expansion such that both were strongly dependent on the surface heat flux conditions. Under the condition of positive heat flux(warmer sea surface) or when the sea surface heat is lost to the atmosphere, the surface water started sinking and eventually expanded toward the open sea causing the cooling of the water column. For the negative heat flux the surface water was just drifted horizontally and expanded seaward and in this case only the surface layer of water was cooled.

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